 |
|
Александр Вихров о невозможности самозарождения жизни на Земле
|
|
Могла ли жизнь возникнуть на Земле сама собой? |
| Вероятно, многим утверждение о невозможности самозарождения жизни на нашей планете покажется спорным. Конечно, очень трудно доказать невозможность вообще чего-либо, тем более, что в вопросе происхождения жизни мы привыкли полагаться как раз на обратное. |
| Тем не менее, невозможность создания вечного двигателя учёными была доказана и теперь очередь за другой широко распространённой легендой нашего времени. Несомненно, что эта легенда очень распространена не только среди широкой публики, но и в научном мире. |
| Объяснение этому лежит во вполне естественной для большинства учёных тенденции объяснять происходящие в природе процессы без привлечения другой распространённой легенды — о Всевышнем. |
| Это привело в определённый момент к утрате наукой объективности в данном вопросе, тем более, что катастрофическая нехватка доказательных материалов, касающихся зарождения жизни, заставляет учёных выдвигать гипотезы научно-фантастического плана. |
| Число таких фантазий растёт с каждым годом, причём новые фантазии берут за основу предыдущие, используя их как доказательную базу. Настало время вернуться к объективности и рассмотреть конкретно имеющиеся факты, а не бездоказательные предположения. |
| Итак, факт первый. Живая клетка — удивительно сложный организм, намного более сложный, нежели любое созданное человеком механическое устройство, и её самозарождение не имеет научно достоверного объяснения. |
|
ДНК человека, если её вытянуть в длину, достигнет семи сантиметров. |
| Достаточно сказать, что ДНК человека, если её вытянуть в длину, достигнет размера 7 сантиметров – какой переход из микромира к макроизмерениям! |
| Вероятность самопроизвольного образования атомами конфигурации молекулы белка, содержащей всего лишь 500 аминокислот, находится за пределами нашего понимания — 1 из 10950. |
| Отметим, что математики считают вероятность события меньше 1 из 1050 равной нулю. То есть нужно говорить не о вероятности, а о невероятности. |
| Можно было бы конечно посчитать, что в непостижимом масштабе Вселенной эта ничтожная вероятность нашла свою реализацию именно на Земле. Но для создания клетки необходимо по меньшей мере 250 различных белков. |
| К тому же само её случайное образование – это очередная невероятность, так же как и появление генетического кода. |
| "Это простое вычисление, — отмечает астроном Ф. Хойл, — показывает полную несостоятельность концепции спонтанного возникновения жизни на Земле, если только социальное мировоззрение или научное образование не привели человека к предубеждению". |
| Но всё же допустим, что такая гипотетическая возможность каким-то образом реализовалась, и атомы образовали конфигурацию белковой молекулы. Что будет? Они соединятся? Нет. |
| Одновременное протекание столь большого количества химических реакций в таком ограниченном объёме пространства невозможно. |
| Дело в том, что образование каждого соединения нескольких даже самых простых компонентов из атомов или других компонентов имеет свою специфическую область внешних условий, когда оно термодинамически возможно. |
| И условия, необходимые для соединения одних компонентов, будут неблагоприятны для соединения других. Необходимо последовательное построение молекулы белка (или РНК, ДНК). |
| Возможность образования компонентов белков — аминокислот — была показана в известных опытах Опарина, Миллера и других. Но прежде, чем обратиться к ним, примем во внимание одну вещь. |
| Пробирка — это творение человека и то, что в ней происходит, является продуктом его деятельности. Результат таких экспериментов, хотим мы того или нет, — это всё равно произведение творца под названием человек, а не природы. |
| В пробирках и колбах невозможно натуральное воспроизведение природных процессов в принципе. Это всегда очень ограниченный и изолированный объём среды, и процессы, протекающие в нём, обязательно будут отличаться от природных, происходящих в открытой среде и характеризущихся масштабным массопереносом и массообменом. |
| Необходимо также отметить, что аминокислоты, в сущности, всё-таки довольно простые химические соединения. Что такое глицин? — C2H5NO2. У некоторых минералов структура сложнее. |
| Возникновение подобных соединений в природе является вполне естественным и ожидаемым (глицин обнаружен даже в космосе; в лунном грунте и в метеоритах Оргейль, Муррей, Мерчисон обнаружены аминокислоты: глицин, глутаминовая кислота, аланин, аспарагиновая кислота, серин). |
| Так, всем известно, что в результате реакции карбида кальция с водой образуется ацетилен. В присутствии некоторых природных катализаторов из него легко получить бензол С6H6, ацетальдегид С2H4О, паральдегид (CH3CHO)3 и тетрамерный метальдегид (CH3CHO)4. |
| Далее из ацетилена или его продуктов легко получается целый набор высокомолекулярных соединений и полимеров. Аминокислоты — не исключение. |
| Так аденин был получен Адольфом Штреккером ещё полтора века назад посредством нагрева водного раствора смеси HCN и NH3 без каких-либо электроразрядов. |
| Делать какие-либо далекоидущие выводы из факта получения простых аминокислот просто несерьёзно. Уж очень сильно они отличаются от белковых молекул. |
| Теперь следующий факт, который нам необходимо признать. Нашумевшие эксперименты Опарина и Миллера, показавшие возможность образования некоторых аминокислот в условиях, имитирующих состояние древней Земли, при ближайшем рассмотрении оказываются совершенно неубедительными и весьма смахивающими на фальсификацию. |
| На самом деле, в опытах Миллера никакого моделирования условий первобытной Земли не было. |
| Судите сами (эксперимент Стэнли Миллера): в одной колбе кипит вода, в другой смесь газов обрабатывается электроискровым разрядом, а продукты реакции накапливаются отдельно, в специальной ловушке. Где же здесь "бульон"? |
|
Схема установки Стэнли Миллера. |
| Другое. Применение вольфрамовых электродов вносило новый эффект. Известно, что положительный электрод разогревается в таких случаях до температуры порядка 3500oС, нагревая, естественно, и газы. |
| Не случайно понадобился водный холодильник, установленный чуть ниже колбы по пути продуктов реакций. Это — не природные условия. |
| Длительность основного разряда молнии составляет 0,001 – 0,1 секунды. Молния никогда не повторяет свой путь, а грозовое облако теряет свой потенциал после нескольких грозовых разрядов. |
| Это означает, что любой конкретный объём воздушной среды в реальности испытывает лишь кратковременное воздействие электрического разряда. |
| В опытах Миллера один и тот же объём газовой смеси подвергался методичному воздействию электроразрядов в течение недели. Это означает, что реальная длительность контакта газовой среды с электроразрядом была превышена в миллионы и десятки миллинов раз! |
| Более того, газообразные продукты реакции не рассеивались в атмосфере, как это должно было происходить, а снова и снова вовлекались в процесс, при этом состав газовой среды изменялся и становился всё более искусственным. |
| Таким образом, 15% углерода метана перешло в высокомолекулярные соединения, что доказывает исскуственность процесса. Это при том, что сейчас и так уже мало кто верит в то, что древняя атмосфера нашей планеты состояла из смеси метана, аммиака, водяных паров и водорода. |
|
| Молния никогда не повторяет свой путь, а грозовое облако теряет свой потенциал после нескольких грозовых разрядов. |
| Но обратим внимание на другой факт. В присутствии кислорода в составе газов все эксперименты типа миллеровского терпят крах. Метан попросту окисляется, сгорает и всё. |
| Образование аминокислот, и это не оспаривается, возможно только в условиях бескислородной атмосферы. Ранее считалось, что кислород в древней земной атмосфере отсутствовал. |
| Но последние находки ископаемых древних пород это опровергают. Достаточно сказать, что самое древнее свидетельство жизни — осадочная порода возрастом 3,8 миллиарда лет, обнаруженная на юго-западе Гренландии, — это слоистый бурый железняк. |
| Его слоистый характер толкуют как свидетельство периодического окисления атмосферой (в земном ядре железо, как известно, находится в виде гидридов) — так же, как периодическая активность фотосинтеза у деревьев приводит к образованию годичных колец. |
| Более того, учитывая большую активность Солнца в тот период, некоторые исследователи считают, что образование кислорода атмосферы путём фотолиза паров воды было основным процессом в начале эволюции Земли. |
| Кислород является самым распространённым элементом на нашей планете. Земная кора, как известно, содержит 47% кислорода и утверждать, что абиогенез происходил в его отсутствие, неразумно. |
| Для сравнения, отметим, что содержание углерода, источника метана, в земной коре составляет 0,025%, в атмосфере — 0,034%. |
| С другой стороны, та газовая среда, которую используют в экспериментах вроде того, что провёл Миллер, содержит чересчур много газов, инициирующих парниковый эффект (метан, углекислый газ, пары воды), что соответствует состоянию планеты, похожему на нынешнее состояние Венеры. |
| В таких условиях (высокие температуры, отсутствие океанов, огромное давление) зарождение жизни невозможно. |
| Теперь посмотрим, что же получил Миллер в своём эксперименте. Основная масса осадка — формальдегиды, кроме них — мочевина, уксусная, муравьиная, синильная и другие кислоты. |
|
Схема строения аминокислоты глицина. |
| Аминокислот разных модификаций в осадке содержалось не более 2%. То есть, при явно завышенной концентрации метана и нереально высоком для природных условий проценте его переработки образовалось ничтожно малое количество аминокислот. |
| К тому же возникло только четыре из двадцати необходимых для синтеза белков амино— и иминокислот (все двадцать в одном эксперименте никому получить не удалось). |
| Давайте теперь поместим этот аминокислотный продукт деятельности миллиона молний ну не в море, а всего лишь в приличную лужу ёмкостью в кубометр, то есть ту, которая не высохнет сразу. |
| Тогда мольная концентрация глицина в ней составит всего лишь 0.00000011%, аланина всех модификаций — 0.00000009%, аспарагиновой и глутаминовой кислот — соответственно 0.000000001% и 0.0000000007%. Техническим требованиям для дистиллированной воды такой "бульон" удовлетворяет с лихвой. |
| Это наглядно доказывает, что никакого "первичного бульона" на Земле никогда не было и быть не могло. |
|
На Земле жизнь зародиться не могла, говорит Александр Вихров. |
| Продолжим анализ эксперимента Стэнли Миллера. Обратим внимание на то, что наиболее сложные молекулы, образовавшиеся в миллеровском эксперименте, состояли всего лишь из 20 атомов. |
| На следующих диаграммах (рисунок 1) можно наблюдать распределение полученных соединений по массе в осадке и сложности. Хорошо заметно, что процесс имеет свой предел. |
| Кривая упирается в ось абсцисс, и надеяться, что в данных условиях может произойти дальнейшее усложнение молекул, нечего. |
| Подобный предел существует для каждой физической системы. На Солнце могут синтезироваться только самые простые элементы. |
| Земля имеет свой предел сложности соединений, которые могут на ней образоваться, и эксперимент Миллера свидетельствует о том, что этот предел не может быть большим. |
|
Рисунок 1. Распределение соединений, полученных в опытах Миллера, по массе и сложности (диаграммы построены по данным С. Миллера). |
| Ну а что же будет, если весь осадок миллеровского эксперимента поместить в стакан с водой? Хорошо известная реакция, которая лежит в основе количественного определения ?-аминокислот методом титрования (метод Сёренсена). |
|
Метод количественного определения аминокислот Сёренсена. |
| Аминокислоты свяжутся в другие соединения и выпадут в осадок. Вот и всё. Особенность аминокислот состоит в том, что, имея в своём составе одновременно карбоксильную группу и аминогруппу, они обладают высокой реакционной способностью и связываются с кислотами, основаниями и другими соединениями. |
| Глицин, например, добавляют в водку для связывания сивушных масел. Таким образом, говорить о каком-то "первичном бульоне", насыщенном аминокислотами, просто глупо. |
| В 1960-е годах шведские учёные — химик Л. Силлен и геолог М. Руттен — отвергли концепцию "первичного бульона" как химически невероятную. |
| Возникает неожиданное препятствие. Чтобы подготовить синтез полипептидов необходимо отделить аминокислоты от других соединений, защитить их от нежелательных реакций и каким-то образом провести накопление до необходимых концентраций. |
| Но этого мало. Необходимо отобрать из более чем 180 известных аминокислот 19 белковых плюс одну иминокислоту (это исключение из общей закономерности особенно обескураживает), из них отобрать молекулы только ?-модификации (?, ? и другие возможные модификации не пригодны для пептидов), а из последних необходимо отобрать только молекулы, имеющие пространственную L-ориентацию (другие, как установлено, даже препятствуют синтезу протеинов в организме человека и в белках не содержатся). |
| Механизма столь сложного и конкретизированного отбора в природе не существует. Некоторые частные случаи, не имеющие, к тому же, потверждения со стороны других исследователей, проблемы решить не могут. |
| Механизм должен быть универсальным. Нужно также отметить, что ввиду высокой химической активности аминокислот, пептидов и белков, накопление таких веществ в природе невозможно, поскольку они будут быстро дезактивированы природными минералами. |
| Популярная сейчас идея о возможности зарождения жизни в природных гео— и гидротермалях оказывается на деле самой бесперспективной, если учесть сколько активных минеральных веществ выносится ими из под земли. |
| Но давайте все же выделим аминокислоты и растворим их в воде. Что будет? Ничего. Теория Ландау запрещает спонтанный синтез подобных молекул в более сложные соединения. |
| Необходимо одновременно рассматривать условия протекания друх реакций: прямую — синтеза пептида и обратную — его разложения. |
| Поскольку синтез пептидов сопровождается выделением молекул воды, то, согласно термодинамическому принципу Ле-Шателье, в водной среде предпочтение получает обратная реакция. |
| Эксперименты по абиогенезу подтвердили только, что водная среда и кислородсодержащая атмосфера являются неблагоприятными факторами для образования белковых молекул, а значит, и жизни. |
| Белковая молекула хитрая: снаружи у неё находятся гидрофильные аминокислотные остатки, легко образующие связи с ионами воды, а внутри глобулы сосредоточены гидрофобные (гидрофобия — боязнь воды). |
| Живая клетка для получения белков использует массу катализаторов, тоже белковых молекул, а некоторые протеины изолирует от воды мембранами, оставляя снаружи только их активные центры. |
| Перейдем теперь к эксперименту Фокса, о котором упоминается чуть ли не в каждой публикации по абиогенезу. Указанные проблемы он решил просто — отобрал необходимые аминокислоты в пробирку и нагрел их в сухой атмосфере до 180oС, отсасывая образующуюся воду. |
| Никто не спорит, что в определенных условиях аминокислоты будут соединяться в более сложные соединения, но шансов у самой природы повторить подобный эксперимент я не вижу. |
| Фокс получил соединения вплоть до 18 аминокислотных остатков в одной молекуле, растворил их в воде, поместил насыщенный раствор в автоклав и под давлением нагрел выше 130oС. |
| В таких условиях обнаружилось слипание "протиноидов" в капли, которые по его словам, обладали ферментативными свойствами. |
| Но подобные выводы не были подтверждены учёными, которые отнеслись к экспериментам Фокса весьма скептически. |
| То, что для образования аминокислот, соединения их в "протиноиды" и слипания требуются совершенно различные, экстремальные и взаимоисключающие условия, не подтверждает возможность абиогегеза, а наоборот, опровергает его. |
| И опять же очевидный предел для данных условий — только около 20 аминокислот объединяются в одну молекулу! |
| Но, давайте посмотрим, что же получил Фокс. Как и следовало ожидать — хаотическое соединение остатков аминокислот. |
|
Рисунок 3. Пептидные связи. |
| А ведь белковые звенья характеризуются строгой упорядоченностью: первичная структура — это одинарная (а не разветвленная, как получилось у Фокса!) цепочка аминокислотных остатков, соединённых исключительно пептидными связями. |
| Вторичная структура образуется объединением полипептидных цепочек водородными связями, а третичная — двойной сульфидной связью. |
| Это обеспечивает белкам необходимую пространственную трёхмерную структуру и функциональность. Известно, что удаление всего лишь одного аминокислотного остатка в молекулах некоторых энзимов лишает их специфических ферментативных свойств. |
| Отсюда следует очень важный вывод. Путь постепенного неуправляемого усложнения соединений, свойственный природным процессам, не может привести к желаемому результату — образованию белков и нуклеиновых кислот — в принципе. |
| М. Эмме, например, показал, что углеводород С200H402 имеет 1087 изомеров. Поэтому естественным путем можно получить только широкий набор разноплановых неспециализированных и не повторяющих друг друга высокомолекулярных соединений, обладаюших существенно различающимися свойствами. |
| Иными словами, получается органический мусор вперемешку с неорганическими молекулами. Если случайно и возникнет какая-то молекула, обладающая полезными для клетки свойствами, она всё равно останется невостребованной. |
| Профессор химии Перри Ривз отмечает: "Когда человек задумывается о всевозможных структурах, способных образоваться в результате случайного соединения аминокислот, то невольно приходит к мысли, что происхождение живого немыслимо по такой схеме". |
| Это выдвигает на первый план необходимость эволюции высокомолекулярных соединений. Но как она может осуществиться в принципе? |
| Дарвиновский естественный отбор тут явно не пригоден. Во-первых, нет движущей силы эволюции, поскольку молекулы — это не живые существа и за выживание не борются. |
| Во-вторых, у них отсутствуют механизмы размножения и наследственности. Отбор до клетки — разве такое возможно в принципе? |
| О химической эволюции написано много. Но реального механизма не найдено. |
| Приведем свидетельство немецкого профессора и председателя биохимического института при университете Johannes Gutenberg доктора Клауса Доуза: "Все опыты, проведенные в течение тридцати лет в области химической и молекулярной эволюции относительно возникновения жизни, вместо того, чтобы дать ответ на данный вопрос, ещё больше его укоренили. |
| На данный момент, все наблюдения относительно этой темы находятся или в тупике, или же все заканчивается признанием недосягаемости". |
| К тому же природой на данную эволюцию просто не было отведено времени. Первые свидетельства существования жизни относятся к породам, возраст которых — 3.8 миллиарда лет, а земная кора, как считают учёные, охладилась ниже 100oС, благодаря чему и стало возможным образование океанов, только четыре миллиарда лет назад. |
|
Рисунок 4. Органической эволюции жизни предшествовала эволюция химическая. Затем была эволюция разума. |
| Небольшой промежуток между ними только кажущийся ввиду необходимости латентного периода между образованием одной клетки и распространением жизни по всей планете. |
| А ведь Д. Бернал писал в1969 году, что "органической эволюции жизни в дарвиновском понимании предшествовала эволюция химическая — гораздо более длительная". Очевидно, что никакой химической или молекулярной эволюции не было. |
| Таким образом, если мы хотим действительно разобраться в проблеме происхождения жизни, нужно не тешить себя иллюзиями, а исходить из фактов, опровергающих возможность абиогенеза в условиях нашей планеты. Целесообразно исходить из того, что жизнь зародилась вне Земли |
| Источник:membrana 20-22.11.2002 |
|
|
